Общие понятия о структурах и свойствах строительных материалов

Основными свойствами строительных смесей и материалов являются их физические, химические, технологические и механические свойства.

Свойства любого строительного материала на прямую зависят от его состава, поэтому в начале перечисляется состав и используются термины о его строение. Для правильного понимания свойств строительных материалов нужно знать их химический, минеральный и фазовый составы.

Химический состав показывает, характеризует процентное содержание в материале химических элементов или оксидов, позволяет судить о некоторых свойствах материалов - механической прочности, огнестойкости, биостойкости и т.д.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в каменном материале или в вяжущем веществе. Например, искусственный минерал трехкальциевый силикат (3СаО. SiO2) содержится в портландцементе в количестве 45….60 %, причем при большем его содержании твердение цемента ускоряется и повышается прочность цементного камня.

Фазовый состав указывает на содержание в материале фаз, т.е. частей, однородных по химическому составу и физическим свойствам и отделенных друг от друга поверхностям раздела. Например, основными фазами клинкера портландцемента является алит, белит, целит и алюмоферитная фаза. В пористомматериале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, и сами поры, заполненные воздухом, водой. Если вода замерзает, то образовавшийся в порах лед изменяет теплотехнические, механические и другие свойства материала, вызывает в нем большие внутренние напряжение следствии увеличения объема замерзающей в порах воды. Фазовый состав материала и фазовые переходы воды в нем оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации. Материалы, представленные одной фазой, называют гомогенными, а двумя и более - гетерогенными.

Строение материала характеризуется структурой и текстурой.

Структура - внутреннее строение материла, обусловленное формой, размерами, взаимными расположениями составляющих его частиц, пор, капилляров, взаимными расположением составляющих его частиц, пор, капилляров, поверхностей раздела фаз, микротрещин и других структурных элементов. В зависимости от структуры различают материалы изотропные - обладающие одинаковыми свойствами во всех направлениях (затвердевшие бетоны и строительные растворы, керамические материалы), или анизотропные, свойства которых различны в разных направлениях (железобетон, древесина, волокнистые материалы).

Текстура - строение, обусловленное относительным расположением и распределением составных частей материала в занимаемом им пространстве. Текстура бывает слоистая, массивная, полосчатая, пористая и др.

В большинстве своем строительные материалы имеют пористую текстуру. Их подразделяют на мелкопористые, размеры пор, которых определяются сотыми и тысячными долями миллиметра до 1…2 мм. Мелкопористыми материалами являются затвердевшие строительные растворы и бетоны, керамика, ряд камней, а крупнопористыми пено - и газобетоны, газостекло, пороплатсы и др. Крупные поры (до сантиметра) называют пустотами, к ним относят и пространства между кусками и зернами рыхлых материалов.

Различают макро - и микроструктуру материала. Макроструктура - структура, видимая невооруженным глазом или при небольшом увеличении; она бывает конгломератная (характерна для бетонов), ячеистая (газо - и пенобетоны, ячеистые пластмассы), волокнистая (древесина, стеклопластики), мелкопористая (ряд керамических материалов), слоистая (текстолит, бумопласт), рыхлозернистая (порошкообразные и зернистые материалы).

Микроструктура - структура, видимая в оптический или электронный микроскоп. Применительно, например, к строительному цементному раствору по микроструктуре можно судить о минеральном составе, количестве расположении основных фаз в цементном камне, поровом строении, размере, расположении и количестве микропор, особенностям контактного слоя между заполнителем цементным камнем.